激光雷达的制作方法

1.本实用新型涉及雷达技术领域，具体而言，涉及一种激光雷达。


背景技术：

2.激光雷达作为自动驾驶领域的关键器件，随着近几年自动驾驶的日益发展和普及，也对激光雷达提出了更高的技术要求，如在汽车上方或前端使用需要更小体积的激光雷达，为了获取更大的探测视场需要更大的视场角和量程等。
3.目前现有的激光雷达为了提高探测视场一般会采用的技术方案是，直接使用多个发射阵列，即使用多达至少几十个发射通道，以保证垂直视场的探测范围，但该方案会使激光雷达整体尺寸增加。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的包括，例如，提供了一种激光雷达，其能够增大激光雷达的视场角的量程，同时也能够让激光雷达的整体尺寸相对较小。
5.本实用新型的实施例可以这样实现：
6.第一方面，本实用新型提供一种激光雷达，包括发射模块、反射镜组、接收模块、第一扫描模块和第二扫描模块；
7.所述发射模块、所述反射镜组、所述第一扫描模块和所述第二扫描模块依次设置形成激光发射光路，可将所述发射模块形成的发射激光投射至被测目标物；
8.所述第二扫描模块、所述第一扫描模块、所述反射镜组和所述接收模块依次设置形成激光接收光路，可将所述被测目标物依据所述发射激光所产生的反射激光投射至所述接收模块；
9.所述第一扫描模块和所述第二扫描模块可在不同的方向上转动扫描，以改变所述发射激光和所述反射激光的出射方向。
10.在可选的实施方式中，所述发射模块、所述反射镜组、所述接收模块和所述第一扫描模块排布在所述激光雷达的同一水平方向上。
11.在可选的实施方式中，所述反射镜组包括反射镜和反射透射镜；
12.所述反射镜和反射透射镜用于改变所述反射激光和/或所述反射激光的投射方向，可使所述发射模块形成的所述发射激光投射至所述第一扫描模块和所述第一扫描模块发射的所述反射激光投射至所述接收模块。
13.在可选的实施方式中，所述反射镜和所述反射透射镜均设置于所述激光发射光路中，所述反射镜和所述反射透射镜均用于改变所述发射激光的投射方向，以将所述发射模块形成的所述发射激光反射给所述第一扫描模块；
14.所述反射透射镜设置于所述激光接收光路中，所述第一扫描模块反射的所述反射激光可至少部分透过所述反射透射镜，并投射至所述接收模块。
15.在可选的实施方式中，所述发射模块、所述接收模块和所述第一扫描模块依次排
布在第一方向上，所述反射镜和所述发射模块依次排布在第二方向上，所述反射透射镜和所述接收模块依次排布在第二方向上，且所述反射镜、所述反射透射镜和所述第一扫描模块依次排布在第二方向上；
16.所述第一方向和所述第二方向为同一水平面内垂直的两个方向；
17.在所述激光发射光路中，所述发射模块形成的所述发射激光经所述反射镜的反射投射在所述反射透射镜上，并透过所述反射透射镜投射在所述第一扫描模块上，经所述第一扫描模块改变方向和反射投射至所述第二扫描模块，再经所述第二扫描模块改变方向投射至所述被测目标物；
18.在所述激光接收光路中，所述第二扫描模块接收到的所述被测目标物依据所述发射激光所产生的反射激光反射给所述第一扫描模块，经所述第一扫描模块发射投射至所述反射透射镜，并透过所述反射透射镜投射至所述接收模块。
19.在可选的实施方式中，所述反射透射镜设置于所述激光发射光路中，所述发射模块发射的所述发射激光可至少部分透过所述反射透射镜，并投射至所述第一扫描模块，经第一扫描模块反射后投射至所述第二扫描模块，再经第二扫描模块投射至所述被测目标物；
20.所述反射镜和所述反射透射镜均设置于所述激光接收光路中，所述反射镜和所述反射透射镜均用于改变所述反射激光的投射方向，以将所述被测目标物依据所述发射激光所产生的所述反射激光反射给所述接收模块。
21.在可选的实施方式中，所述接收模块、所述发射模块、和所述第一扫描模块依次排布在第一方向上，所述反射镜和所述接收模块依次排布在第二方向上，所述反射透射镜和所述发射模块依次排布在第二方向上，且所述反射镜、所述反射透射镜和所述第一扫描模块依次排布在第二方向上；
22.所述第一方向和所述第二方向为同一水平面内垂直的两个方向；
23.在所述激光发射光路中，所述发射模块形成的所述发射激光至少部分透过所述反射透射镜投射在所述第一扫描模块上，经所述第一扫描模块改变方向和反射投射至所述第二扫描模块，再经所述第二扫描模块改变方向投射至所述被测目标物；
24.在所述激光接收光路中，所述第二扫描模块接收到的所述被测目标物依据所述发射激光所产生的反射激光反射给所述第一扫描模块，经所述第一扫描模块发射投射至所述反射透射镜，并经所述反射透射镜反射投射至所述反射镜、再经所述反射镜反射给所述接收模块。
25.在可选的实施方式中，所述发射模块、所述反射镜组、所述接收模块和所述第一扫描模块的中心均位于同一高度。
26.在可选的实施方式中，所述激光雷达还包括所述激光雷达还包括发射透镜和接收透镜；
27.所述发射透镜设置于所述激光发射光路，且所述发射透镜位于所述发射模块的所述发射激光出射的一侧；
28.所述接收透镜设置于所述激光接收光路，且所述接收透镜位于所述接收模块的所述反射激光入射的一侧。
29.在可选的实施方式中，所述第一扫描模块可在所述激光雷达的高度方向上转动，
所述第二扫描模块可在垂直于所述激光雷达高度方向的方向上转动。
30.在可选的实施方式中，所述第一扫描模块具有旋转轴线，所述第一扫描模块可沿所述旋转轴线在所述激光雷达的高度方向上转动，所述旋转轴线与所述第二方向的夹角为42.5
°
。
31.在可选的实施方式中，所述第二扫描模块包括棱镜，所述棱镜的横截面呈正方形，所述棱镜可转动，以改变所述发射激光和所述反射激光的出射方向。
32.在可选的实施方式中，所述棱镜高度方向的四个角设置有倒角。
33.在可选的实施方式中，所述棱镜高度方向上的四个角的倒角均为c3倒角。
34.本实用新型实施例的提供的激光雷达的有益效果包括：
35.本技术通过在激光发射光路中和激光接收光路中设置第一扫描模块和第二扫描模块，并让第一扫描模块和第二扫描模块在两个不同的转动，并利用激光在第一扫描模块与第二扫描模块之间的反射，从而可以使得激光雷达的视场角和量程增大，从而可减小发射模块的体积和减少通道数量。
附图说明
36.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
37.图1为本实用新型实施例提供的激光雷达的俯视排布示意图；
38.图2为本实用新型的另一实施例提供的激光雷达的俯视排布示意图；
39.图3为本实用新型的其他实施例提供的激光雷达的俯视排布示意图。
40.图标：100-激光雷达；110-发射模块；120-发射透镜；130-反射镜组；131-反射镜；133-反射透射镜；140-接收透镜；150-接收模块；170-第一扫描模块；171-旋转轴线；190-第二扫描模块；191-倒角。
具体实施方式
41.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
44.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常
摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
45.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。
47.目前现有的激光雷达为了提高探测视场一般会采用的技术方案是，直接使用多个发射阵列，即使用多达至少几十个发射通道，以保证垂直视场的探测范围，但该方案会使激光雷达整体尺寸增加。
48.请参照图1和图2，本实用新型实施例提供一种激光雷达100，该激光雷达100可用于汽车探测障碍物，以实现汽车的自驾驶功能。
49.在本实施例中，激光雷达100包括发射模块110、反射镜组130、接收模块150、第一扫描模块170和第二扫描模块190。发射模块110、反射镜组130、第一扫描模块170和第二扫描模块190依次设置形成激光发射光路，可将发射模块110形成的发射激光投射至被测目标物。第二扫描模块190、第一扫描模块170、反射镜组130和接收模块150依次设置形成激光接收光路，可将被测目标物依据发射激光所产生的反射激光投射至接收模块150。第一扫描模块170和第二扫描模块190可在不同的方向上转动扫描，以改变发射激光和反射激光的出射方向。
50.本实施例通过在激光发射光路中和激光接收光路中设置第一扫描模块170和第二扫描模块190，并让第一扫描模块170和第二扫描模块190在两个不同的转动，并利用激光在第一扫描模块170与第二扫描模块190之间的反射，从而可以使得激光雷达100的视场角和量程增大，从而可减小发射模块110的体积和减少通道数量。
51.请参照图1和图2，在本实施例中，发射模块110、反射镜组130、接收模块150和第一扫描模块170排布在激光雷达100的同一水平方向上。
52.本实施例通过将发射模块110、反射镜组130、接收模块150和第一扫描模块170排布在一个水平面上从而可以让激光雷达100的高度变低，从而更有利于激光雷达100安装在汽车上。
53.在本实施例中，反射镜组130包括反射镜131和反射透射镜133。反射镜131和反射透射镜133用于改变反射激光和/或反射激光的投射方向，可使发射模块110形成的发射激光投射至第一扫描模块170和第一扫描模块170发射的反射激光投射至接收模块150。
54.本实施例通过反射透射镜133可以利用反射投射镜即可反射又可投射的原理可同时实现对发射激光的投射和对接收激光的反射，从而避免了激光发射光路和激光接收光路之间的干涉。
55.请参照图1，在本实施例中，反射镜131和反射透射镜133均设置于激光发射光路中，反射镜131和反射透射镜133均用于改变发射激光的投射方向，以将发射模块110形成的发射激光反射给第一扫描模块170。反射透射镜133设置于激光接收光路中，第一扫描模块170反射的反射激光可至少部分透过反射透射镜133，并投射至接收模块150。发射模块110、接收模块150和第一扫描模块170依次排布在第一方向上，反射镜131和发射模块110依次排布在第二方向上，反射透射镜133和接收模块150依次排布在第二方向上，且反射镜131、反
射透射镜133和第一扫描模块170依次排布在第二方向上。第一方向和第二方向为同一水平面内垂直的两个方向。在激光发射光路中，发射模块110形成的发射激光经反射镜131的反射投射在反射透射镜133上，并透过反射透射镜133投射在第一扫描模块170上，经第一扫描模块170改变方向和反射投射至第二扫描模块190，再经第二扫描模块190改变方向投射至被测目标物。在激光接收光路中，第二扫描模块190接收到的被测目标物依据发射激光所产生的反射激光反射给第一扫描模块170，经第一扫描模块170发射投射至反射透射镜133，并透过反射透射镜133投射至接收模块150。
56.请参照图1，在本实施例中，激光雷达100还包括激光雷达100还包括发射透镜120和接收透镜140。发射透镜120设置于激光发射光路，且发射透镜120位于发射模块110的发射激光出射的一侧。接收透镜140设置于激光接收光路，且接收透镜140位于接收模块150的反射激光入射的一侧。
57.在本实施例中，发射模块110、反射镜组130、接收模块150、第一扫描模块170、发射透镜120和接收透镜140的中心均位于同一高度。
58.请参照图1，在本实施例中，反射镜131和反射透射镜133平行且相对于水平面倾斜设置，且与水平面之间的夹角为45
°
，即反射镜131的长度至少为发射光斑大小的倍。发射模块110、发射透镜120、反射镜131在布局时应考虑第一扫描模块170和第二扫描模块190的运动轨迹，不要与其发生干涉。
59.需要说明的是，由于发射模块110与发射透镜120的间距与透镜组焦距有关，反射镜131的大小应能够完全覆盖发射透镜120的准直光斑大小，假设发射透镜120的准直光斑横向大小为x(需要说明的是，准直光斑横向大小x表示光斑的边长或者直径，例如准直光斑为圆形时则准直光斑的横向大小x为光斑的直径，若准直光斑为矩形时则准直光斑的横向大小指的是矩形横向的边长)，反射镜131与水平面的倾斜角度为a，则反射镜131的长度最小为x/cosa，在本实用新型中a为45
°
，即反射镜131 1的长度至少为发射光斑大小的倍；原则上发射透镜120与反射镜131的距离应该越近越好，但在实际布局设计应考虑透镜模组大小，在与反射镜131不干涉的前提下，尽量减小间距。反射透射器件的中心与反射镜131的中心在同一竖直方向上重合。
60.在本实施例中，反射透射镜133为半反半透镜，可使发射激光和反射激光中的一个透过，另一个发生反射。因此，反射透射镜133可以使用一块反射镜131中间部分镀反射膜旁边区域镀透射膜，也可以只使用一块面积较小的反射镜131。
61.请参照图1，在本实施例中，第一扫描模块170可在激光雷达100的高度方向上转动，第二扫描模块190可在垂直于激光雷达100高度方向的方向上转动。
62.在本实施例中，第一扫描模块170用于转动扫描接收反射透射镜133反射的发射激光，以让发射激光达到垂直视场角的要求，第一扫描模块170可以有由电机或电磁装置带动反光的镜片做俯仰运动。第二扫描模块190用于在水平面内转动扫描使接收到第一扫描模块170的发射激光达到水平视场角的要求。第二扫描模块190可以为双面、三面或四面等多面棱镜。在本实施例中第二扫描模块190为三棱镜。接收透镜140，可以为单透镜或透镜组，用于对发射激光进行汇聚。
63.上述布局的优势点在于，如果发射部分长度做的较大，需要折弯如变成“l”形，此
时比较便于整体结构排布，不容易与接收部分模组发生结构干涉。
64.请参照图2，在本技术的另外一些实施例中，反射透射镜133设置于激光发射光路中，发射模块110发射的发射激光可至少部分透过反射透射镜133，并投射至第一扫描模块170，经第一扫描模块170反射后投射至第二扫描模块190，再经第二扫描模块190投射至被测目标物。反射镜131和反射透射镜133均设置于激光接收光路中，反射镜131和反射透射镜133均用于改变反射激光的投射方向，以将被测目标物依据发射激光所产生的反射激光反射给接收模块150。接收模块150、发射模块110、和第一扫描模块170依次排布在第一方向上，反射镜131和接收模块150依次排布在第二方向上，反射透射镜133和发射模块110依次排布在第二方向上，且反射镜131、反射透射镜133和第一扫描模块170依次排布在第二方向上。第一方向和第二方向为同一水平面内垂直的两个方向。在激光发射光路中，发射模块110形成的发射激光至少部分透过反射透射镜133投射在第一扫描模块170上，经第一扫描模块170改变方向和反射投射至第二扫描模块190，再经第二扫描模块190改变方向投射至被测目标物。在激光接收光路中，第二扫描模块190接收到的被测目标物依据发射激光所产生的反射激光反射给第一扫描模块170，经第一扫描模块170发射投射至反射透射镜133，并经反射透射镜133反射投射至反射镜131、再经反射镜131反射给接收模块150。
65.上述图2的布局中由于在第一方向上，发射模块110放置到了接收模块150的前面，可以减少反射投射镜133对发射激光的反射，从而可以起到了减少杂散光的效果。如果将发射模块110设置接收模块150的后面，发射模块110的部分发射光直接通过带孔反射镜131入射到接收模块150中。
66.请参照图3，在本技术的另外一些实施例中，图3与图1基本相同，不同之处在于，第一扫描模块170具有旋转轴线171，第一扫描模块170可沿旋转轴线171在激光雷达100的高度方向上转动，旋转轴线171与第二方向的夹角为42.5
°
。第二扫描模块190包括棱镜和驱动电机，驱动电机与棱镜传动连接。棱镜的横截面呈正方形，驱动电机可驱动棱镜在水平面内转动，以改变发射激光和反射激光的出射方向。棱镜高度方向上的四个角的倒角191均为c3倒角191。
67.本实施例将第一扫描模块170与第二方向的夹角设置为42.5
°
，可以减小第二扫描模块190棱镜的尺寸，从而减少第二扫描模块190驱动电机的功耗。通过在棱镜高度方向的四个角上设置c3倒角191，从而可在满足激光雷达100视场角的作用下减少风阻，也可降低驱动电机的功耗。
68.例如：激光雷达100视场角为
±
60
°
，共计120
°
，当第一扫描模块170与第二方向的夹角为45
°
时，第二扫描模块190的零位是45
°
，当视场角要求 60
°
时，第二扫描模块190需顺时针旋转30
°
，此时第二扫描模块190与水平方向的夹角为15
°
，如果准直光斑横向大小为x，则第一扫描模块170的长度为x/cos45
°
，第二扫描模块190的边长l1最小为x/cos45
°
*sin45
°
/sin15
°
，即x/sin15
°
。当第一扫描模块170与水平面夹角42.5
°
，第一扫描模块170的长度为x/cos42.5
°
，由于第一扫描模块170旋转2.5
°
，发射光线实际旋转5
°
。因此，第二扫描模块190的零位是42.5
°
，当视场角要求 60
°
时，第二扫描模块190需顺时针旋转30
°
，此时第二扫描模块190与水平方向的夹角为12.5
°
，如果准直光斑横向大小为x，则第二扫描模块190的长度l2最小为x/cos42.5
°
*sin47.5
°
/sin17.5
°
，即x/sin17.5
°
。可见，l2＜l1，将第一扫描模块170与第二方向的夹角设置为42.5
°
，可以让第二扫描模块190尺寸减少。
69.需要说明的是，第一扫描模块170的旋转轴线171是指第一扫描模块170在竖直平面内转动的轴线，第一扫描模块170在任何角度转动旋转轴线171均于第二方向之间的夹角为42.5
°
。c3倒角是指3
×
45
°
的倒角。
70.当然，在本技术的另外一实施例中，第一扫描模块170的旋转轴线171与第二方向之间的夹角也可是小于或等于45
°
，例如，45
°
、40
°
等。综上，本实用新型实施例提供的激光雷达100的工作原理和有益效果包括：
71.本实施例通过在激光发射光路中和激光接收光路中设置第一扫描模块170和第二扫描模块190，并让第一扫描模块170和第二扫描模块190在两个不同方向转动，并利用激光在第一扫描模块170与第二扫描模块190之间的反射，从而可以使得激光雷达100的视场角和量程增大，可减小发射模块110的体积和减少通道数量。将发射模块110、反射镜组130、接收模块150和第一扫描模块170排布在一个水平面上从而可以让激光雷达100的高度变低，从而更有利于激光雷达100安装在汽车上。
72.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。